Highspeed auf 0.0048mm²

11.07.2019

Highspeed auf 0.0048mm²

Nico Angeli und Oliver Bachmann erhalten Student Best Paper Award für mikroskopisch kleine Schaltung

Integrierte Schaltungen arbeiten an den Grenzen des physikalisch Möglichen. Doch noch immer sind diese Grenzen nicht ausgereizt. Die beiden wissenschaftlichen Mitarbeiter Nico Angeli und Oliver Bachmann vom Fachgebiet Integrierte Elektronische Systeme von Klaus Hofmann, realisierten mithilfe eines innovativen Konzeptes einen Schaltungstyp, der weit weniger Fläche benötigt, als konventionelle Schaltungen dieser Art.

Foto: Andriana Lespukh
Foto: Andriana Lespukh

Während der Bedarf nach schnellen Übertragungsraten steigt, soll gleichzeitig auch der Energieverbrauch minimiert werden, um beispielsweise die Akkulaufzeit von mobilen Geräten zu verlängern. In der Praxis wird der Bedarf nach schnellen Übertragungsraten mit Hilfe von sogenannten High Speed-Transceivern realisiert, also Kombinationen aus Transmittern und Receivern, die Signale senden und zugleich empfangen können. Moderne Transceiver können selbst die Größe eines Stecknadelkopfes unterbieten und schaffen Übertragungsraten von mehreren Gigabit pro Sekunde.

Wichtiges Element vieler Transceiver ist die sogenannte Delay-Locked Loop (DLL). Die DLL erzeugt mehrere phasenverschobene Taktsignale, mit denen sich die zeitliche Position des Datensignals fein einstellen lässt. Dies ist für eine zuverlässige Signalübertragung bei solch hohen Datenraten unerlässlich. Üblicherweise besteht eine DLL aus drei Komponenten: Einer Verzögerungsleitung, welche die Taktsignale erzeugt, einem Phasendetektor, welcher die Phasenverschiebung misst, sowie einer Rückkopplung, die die Verzögerungsleitung so einstellt, dass die gewünschte Phasenverschiebung zwischen den Taktsignalen erreicht wird.

Auch Nico Angeli und Oliver Bachmann erforschten und entwickelten DLLs, doch gingen sie einen neuartigen Weg und ersetzten in ihrem Entwurf den klassischen Phasendetektor durch einen Phasen-zu-digital Wandler. In Kombination mit einer besonders kompakten Verzögerungsleitung realisierten sie eine DLL mit einer Größe von nur 0.0048mm². Für ihre innovative Herangehensweise und der durchweg hohen Qualität ihres begleitenden Papers erhielten sie auf dem diesjährigen IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) in Sapporo, Japan, den Student Best Paper Award.

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